Нефтяные компании упускают огромные объемы извлекаемой нефти из нетрадиционных коллекторов, по мнению экспертов Penn State.
Исследователи предполагают, что компании применяют проверенные транспортные механизмы для традиционной добычи нефти, но наталкиваются на камни преткновения при извлечении, потому что они не учитывают разницу в физике, обнаруженную в нетрадиционных резервуарах. Их исследование было опубликовано в Интернете в декабре в журнале Society of Petroleum Engineers' Journal.
«Нетрадиционные резервуары огромны и содержат значительные запасы углеводородов», - сказал Хамид Эмами-Мейбоди, доцент кафедры нефтегазового дела в Университете штата Пенсильвания.«Масштаб этих запасов означает, что даже изменение добычи на 1 процент приводит к ошеломляющему количеству нефти. Эта неиспользованная нефть послужила мотивом для исследований по увеличению добычи нефти из нетрадиционных коллекторов с использованием некоторых традиционных методов».
Более половины ежедневно добываемой в США нефти добывается из нетрадиционных пластов. По данным Управления энергетической информации США, это число растет, поскольку компании используют более 35 миллиардов баррелей нефти в нетрадиционных запасах страны.
Компании разрабатывают нетрадиционные коллекторы путем бурения длинных горизонтальных скважин и создания трещин гидроразрыва, чтобы позволить нефти течь для первичной добычи, которая в настоящее время колеблется от 3 до 10 процентов от первоначальной массы нефти в пласте. Они используют коммерческое программное обеспечение, разработанное на основе закона Дарси, для прогнозирования нефтеотдачи и запасов. Но на практике они не понимают, что закон Дарси, согласно которому поток основан на перепадах давления, может не подходить для сланцевых резервуаров, говорят исследователи.
После первичного извлечения Эмами сказал, что существующая отраслевая практика заключается в использовании традиционной технологии закачки газа, известной как «затяжка», которая улучшает подвижность нефти и увеличивает нефтеотдачу. Во время «взрыва» скважина и трещины заполняются газом под высоким давлением, таким как двуокись углерода или метан, после чего следует короткий период «пропитки», когда скважина закрывается. Затем скважина открывается во время «затяжки», чтобы обеспечить добычу нефти. Однако этот традиционный метод плохо работает для сланцевых пластов, говорят исследователи, потому что диффузия, а не перепады давления, в основном способствует добыче нефти в этих пластах, содержащих поры нанометрового размера..
«Представьте, что духи распыляются в углу комнаты с очень неподвижным воздухом», - сказала Эмами. «Со временем аромат распространится из угла во все части комнаты. Это диффузия».
Применительно к добыче нефти диффузия - это когда молекулы газа беспорядочно перемещаются в нефти и уменьшают ее плотность. Это создает дисбаланс концентраций между нефтью в трещинах и нефтью в сланцевом пласте, контактирующем с трещинами, что увеличивает транспорт нефти в скважину.
«Диффузия требует значительного времени выдержки, чтобы быть эффективной, чего компании в настоящее время не делают, потому что они все еще предполагают, что перепады давления вызывают приток нефти к скважинам», - сказал Рассел Джонс, председатель Джорджа Э. Тримбла в Земле и Минеральные науки и профессор нефтегазовой инженерии в Пенсильванском университете.
Компании быстро двигаются с периодом выдержки между «вздохом» и «затяжкой», потому что закрытие скважины считается слишком дорогостоящим. Тем не менее, используя теоретические расчеты, исследователи обнаружили, что закачка газа с низкой плотностью в течение двух месяцев и более может дать значительный прирост добычи, даже с учетом времени простоя. Например, исследователи подсчитали, что восстановление в одной лунке может быть удвоено или утроено при использовании более длительных периодов замачивания. Они обнаружили, что метан или азот работают лучше, чем углекислый газ, потому что метан легче диффундирует, а общая масса этих жидкостей, которые необходимо закачивать, меньше.
Эмами сказал, что можно добиться дальнейших успехов, если сосредоточить внимание на улучшении переноса, вызванного в первую очередь диффузией, а не перепадами давления. Исследователи работают над созданием экспериментов, позволяющих им рассчитать вклад конвекции - перепадов давления - и диффузии - перепадов концентраций - независимо друг от друга, а также над методами ускорения процесса диффузии.
Этот метод особенно актуален, но не ограничивается обширными сланцевыми ресурсами США. По словам Джонса, это новое понимание физики имеет серьезные последствия для будущей экономической деятельности, связанной с устойчивым развитием нетрадиционных резервуаров. Вполне вероятно, что с помощью предлагаемых методов можно увеличить извлечение в два-три раза в пластах сланцевой нефти, а также продемонстрировать улучшения для конденсатов, содержащих значительное количество этана.
Подход может быть реализован в западной Пенсильвании в сланцах Марселлус или Ютика, добавил он.
«Понимание физики было бы похоже на включение света в темной комнате, где вы бросали дротики», - сказала Эмами. «Теперь, когда вы видите цель, вы будете знать, как правильно разработать метод извлечения, чтобы получить максимально возможные результаты и извлечь максимум пользы из каждого испытания».